吳小函

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)項(xiàng)目，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電室配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：甘肅北方三泰化工有限公司;化工工業(yè);智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng); 

0 概述 

  甘肅北方三泰化工有限公司位于白銀市白銀區(qū)，現(xiàn)場有一個(gè)變電所，變配電室位于變電所三樓，二樓為電纜橋架室。

  現(xiàn)場共有14面35kV高壓配電柜，20面10kV配電柜和44面0.4kV低壓配電柜。原35kV及10kV高壓部分已有微機(jī)綜保系統(tǒng)，但此系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)綜保誤動(dòng)、計(jì)量不準(zhǔn)、各工序用電情況不明等各類問題，并結(jié)合GB17167關(guān)于電能計(jì)量儀表配置要求，同時(shí)也為了便于公司單元成本考核工作的順利開展，計(jì)劃對(duì)高、低壓綜保裝置的保護(hù)、測量、計(jì)量、通訊系統(tǒng)進(jìn)行例行維護(hù)，并對(duì)低壓綜保裝置的計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，通過對(duì)低壓出線回路通過增加多功能電力儀表，并將原高壓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合在一套后臺(tái)軟件上，實(shí)現(xiàn)各工序的用電監(jiān)控及電能計(jì)量。

  為實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)供配電用戶端側(cè)的用電智能化和現(xiàn)代化，需要為本項(xiàng)目配備一套操作簡單、功能實(shí)用、性能穩(wěn)定可靠的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)廠區(qū)內(nèi)的用電情況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)部各工序的電力遠(yuǎn)程監(jiān)控，便于管理人員準(zhǔn)確把握各工序的用電情況。

  35kV及10kV配電柜已接入一套監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)需對(duì)0.4kV低壓柜的出線側(cè)增加測控裝置并接入到后臺(tái)系統(tǒng)做遠(yuǎn)程監(jiān)控，現(xiàn)場共有44面低壓柜，其中34面出線柜，由于兩路低壓進(jìn)線及應(yīng)急電源進(jìn)線已通過納入了高壓柜后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)只需對(duì)34面低壓出線柜的出線回路增加多功能儀表 ，經(jīng)統(tǒng)計(jì)出線回路總共有236個(gè)，其中有部分出線回路是備用回路，出線側(cè)還未接線，還有一部分回路的后方設(shè)備已經(jīng)停用，不會(huì)再有電能使用，終統(tǒng)計(jì)共有191個(gè)出線回路需要做監(jiān)控。為對(duì)廠區(qū)內(nèi)的用電統(tǒng)一監(jiān)控，現(xiàn)需要將高低壓的測控裝置整合在一起。

  由于對(duì)所有回路全部進(jìn)行改造加裝多功能儀表需要增加的儀表和為了改造使用的開口式電流互感器較多，施工費(fèi)用也較高，現(xiàn)客戶提出根據(jù)廠區(qū)內(nèi)的不同工序，對(duì)同一工序的用電設(shè)備就近放在一起監(jiān)控，即一塊多功能儀表監(jiān)控同一工序的多個(gè)用電設(shè)備，由于現(xiàn)場的用電監(jiān)控只需對(duì)每個(gè)工序的用電情況做到分開監(jiān)控，因此這種計(jì)量方式同樣可行，同時(shí)會(huì)降低儀表和開口式互感器的用量以及施工費(fèi)用，只是在監(jiān)控和查詢的時(shí)候無法查看具體每個(gè)設(shè)備的用電情況。系統(tǒng)主機(jī)放置在三樓的10kV值班室內(nèi)，將原高壓綜保系統(tǒng)整合，終通過我司監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所有工序用電的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 需求分析

  為保證甘肅北方三泰化工有限公司廠區(qū)用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析及對(duì)危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)控。需要對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場的35KV高壓綜保，10KV高壓綜保以及低壓進(jìn)出線回路的低壓電力儀表的電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)看參數(shù)異常，能夠及時(shí)檢測報(bào)警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。分工序自動(dòng)抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改，建立電能多級(jí)計(jì)量體系提供用能分析依據(jù)。

  本技術(shù)條件適用于甘肅北方三泰化工有限公司廠區(qū)35KV至10KV至0.4KV配電室電力監(jiān)控。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性、易于擴(kuò)展、便于維修與維護(hù)。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件，但不于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對(duì)配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

數(shù)據(jù)采集

  自動(dòng)采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集現(xiàn)場開關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。

  支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

  支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗(yàn)，異常數(shù)據(jù)自動(dòng)處理。

  支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時(shí)對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

  數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示采用配電柜一次圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

數(shù)據(jù)分析與處理

  數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計(jì)、分析需要實(shí)現(xiàn)以下功能：

  各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。

  統(tǒng)計(jì)各出線回路及分工序的用電量（有功、無功）。

數(shù)據(jù)查詢與展示

  要求能方便實(shí)現(xiàn)客戶端查詢和各級(jí)管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級(jí)管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對(duì)比分析，各類統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報(bào)表等多種圖表方式直觀的展示功能。

  數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層、管理層用能展示。

權(quán)限管理

  要求對(duì)不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

  系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。

故障報(bào)警

  故障判斷與報(bào)警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報(bào)警功能。報(bào)警類型包括微機(jī)保護(hù)開關(guān)量變位，電壓、電流超限，現(xiàn)場綜?；蛘邇x表與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報(bào)警時(shí)間自動(dòng)記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時(shí)掌握配電室實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運(yùn)行故障并作出相應(yīng)處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。

2  系統(tǒng)方案

  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)甘肅北方三泰化工有限公司廠區(qū)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用在低壓配電室隔壁值班室設(shè)置一臺(tái)串口服務(wù)器，35KV微機(jī)保護(hù)、10KV微機(jī)保護(hù)以及低壓進(jìn)出線儀表通過屏蔽雙絞線直接接至串口服務(wù)器上，保障了電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實(shí)時(shí)性。

1）站控管理層

  站控管理層針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)項(xiàng)目中主要指置于值班室內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

  通訊層主要是由值班室內(nèi)的N2S16-485I-ETS串口服務(wù)器一臺(tái)以及以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場35KV、10KV微機(jī)保護(hù)，低壓電力儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)站控管理層于現(xiàn)場設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設(shè)備層

  現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由35KV、10KV微機(jī)保護(hù)，低壓電力儀表DTSF1352-C組成，微機(jī)保護(hù)及智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入到值班室的串口服務(wù)器上。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

智能儀表現(xiàn)場連接示意

  現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接至對(duì)應(yīng)配電室數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)的串口服務(wù)器上，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，再經(jīng)過包頭蘇寧廣場的內(nèi)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

3  系統(tǒng)功能

  變電所實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測變電所所有回路的運(yùn)行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到高壓柜對(duì)應(yīng)微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行參數(shù)以及低壓部分進(jìn)線和出線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到現(xiàn)場智能微機(jī)保護(hù)和電力儀表的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所示：

35KV高壓一次系統(tǒng)圖

10KV高壓一次系統(tǒng)圖

低壓一次系統(tǒng)圖

低壓一次系統(tǒng)圖

  遙信和遙測報(bào)警功能，主要完成對(duì)高低壓各回路的開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對(duì)開關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報(bào)警界面指示具體的報(bào)警位置并聲音報(bào)警，提醒值班人員及時(shí)處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。        

電流限值設(shè)置

  事件告警記錄功能，主要完成對(duì)查詢時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的報(bào)警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因。

報(bào)警窗口

  參數(shù)抄表功能，主要對(duì)高低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。該報(bào)表查詢甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)項(xiàng)目中高低配電室內(nèi)不同工序所對(duì)應(yīng)的不同回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

電參數(shù)抄表

  用電量報(bào)表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢，支持任意時(shí)間段分回路/設(shè)備/工序的電度累計(jì)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報(bào)表。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，用戶可以直接打印報(bào)表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

詳細(xì)設(shè)備電能報(bào)表

分工序電能報(bào)表

  系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時(shí)監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

  用戶權(quán)限管理，對(duì)不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。下圖為權(quán)限配置界面。 

用戶權(quán)限管理

4  結(jié)束語

  在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，大型工廠項(xiàng)目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)項(xiàng)目的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電室內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、聲音提示，并生成各種電能報(bào)表等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為本項(xiàng)目解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2] 周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社

[3] 《電力監(jiān)控運(yùn)用于10kv供配電設(shè)計(jì)》，姚強(qiáng)，科技天地

[4]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng)

[5]GB17167-2006 《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》

作者簡介：吳小函  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電